1 3.3.6 Interferens Eftersom ljuset är vågrörelse kan det också

L 10
3.3.6 Interferens
Eftersom ljuset är vågrörelse kan det också uppvisa interferens, dvs. samverkan mellan vågor. Vi skall undersöka fenomenet med en laser och ett gitter, dvs. ett system av smala öppningar. Vi ser att ett mönster uppstår. Men vad beror mönstret på?
Vi har tidigare har behandlat diffraktion, eller böjning ­ fenomenets tydlighet är beroende av öppningarnas storlek i föhållande till våglängden. http://planetquest.jpl.nasa.gov/images/experiment_1a.jpg
Interferensmönstret uppstår som ett resultat av ljusets diffraktion, eller böjning, vid kanterna av öppningarna. De olika ljusvågorna samverkar och bildar de ljusa och mörka områdena.
Gitterekvationen: Interferensmönstret uppvisar ljusare områden, som kallas ljusmaximum. I mitten av mönstret finns det starkaste maximumet. Det sägs vara av 0:e ordningen, vilket betecknas k = 0.
På båda sidor om nollte ordningens ljusmaximum 3
finns maximum av första ordningen, k = 1, andra ordningens maximum med k = 2, etc.
De mörka områdena kallas minimum, på motsvarande sätt.
2
1
0
1
2
3
Med hjälp av litet geometri kan vi skapa ett uttryck för var de olika maxima befinner sig, beroende på ljusets våglängd och avståndet mellan öppningarna i gittret. Detta uttryck kallas gitterekvationen, och har formen
(24)
1
Ex.14
L 10
Vinkeln θ är 0,0190 grader. Beräkna det gröngula ljusets våglängd.
2
L 10
Diffraktion av vitt ljus
Då man utför gitterexperiment med vitt ljus märker man att ljuset delar upp sig ­ de olika våglängderna böjs olika mycket. Precis som för brytning inverkar våg­
längden på fenomenets storlek. OBS! Till skillnad från brytning, där det violetta ljuset med minst våglängd bryts mest, är det nu det röda ljuset, med störst våglängd, som böjs mest.
Interferens i tunna filmer
I såpbubblor kan man se regnbågens färger. Fenomenet skapas inte alls som den vanliga regnbågen, utan genom ett interferensfenomen i den tunna hinna, eller film, som såpbubblan utgör. Ljuset som infaller mot såpbubblan både reflekteras och bryts, och detta skapar fasskillnader i ljuset. Då det utkommande ljuset interfererar med det reflekterade ljuset bildas färgerna vi ser.
Såpbubblans tjocklek inverkar på hur ljusvågorna interfererar; ju tunnare film, desto mer destruktiv (utsläckande) interferens. På bilden är hinnan längst upp så tunn att allt ljus interferar destruktivt, och hinnan ser svart ut.
CD­ och DVD­skivor
CD­ och DVD­skivor grundar sig på interferens; lasern belyser skivan, som har spår med gropar av olika längd. De olika groparna skapar olika interferens hos laserljuset. Interfensmönstret tolkas av en sensor, som omvandlar det till elektroniska signaler. Dessa omformas i sin tur till ljud, bild, text, etc.
Läs sid. 101­108, Lös uppgifter 3­53, 3­55, 3­57, 3­59, 3­60 3